人工智能和(he)機器(qi)人領(ling)域(yu)著(zhu)名的(de)莫拉維克悖論表(biao)示(shi)：和(he)傳統(tong)假設不同，對計(ji)算(suan)(suan)機而言(yan)，實現邏輯推(tui)理等(deng)人類高級智慧只(zhi)需要相對很少的(de)計(ji)算(suan)(suan)能力(li)，而實現感知、運動等(deng)低等(deng)級智慧卻(que)需要巨大(da)的(de)計(ji)算(suan)(suan)資源。

已經在“人類(lei)最后智(zhi)力(li)(li)驕傲”上碾(nian)壓人類(lei)的(de)(de)(de)(de)Google DeepMind的(de)(de)(de)(de)人工(gong)智(zhi)能程序AlphaGo，卻連挪動(dong)(dong)一枚(mei)小(xiao)小(xiao)的(de)(de)(de)(de)棋子(zi)都需(xu)要(yao)人類(lei)幫(bang)助才能完成(cheng)，是(shi)莫拉維克(ke)悖論有(you)力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)證明(ming)，讓計算機在智(zhi)力(li)(li)測試或者下(xia)棋中展現出(chu)一個成(cheng)年(nian)人的(de)(de)(de)(de)水(shui)平是(shi)相對容易(yi)的(de)(de)(de)(de)，但是(shi)要(yao)讓計算機有(you)如(ru)一歲小(xiao)孩般的(de)(de)(de)(de)感知和行動(dong)(dong)能力(li)(li)卻是(shi)相當困難。

而在(zai)機(ji)器(qi)人系統中(zhong)，自(zi)主導航是一項核(he)心技術(shu)，是賦予機(ji)器(qi)人感(gan)知和行動(dong)(dong)能(neng)力的關鍵。下(xia)面(mian)為大家盤點(dian)一下(xia)自(zi)主移動(dong)(dong)機(ji)器(qi)人常用的四種導航定位方法。

激光(guang)(guang)(guang)全局定位(wei)系統一(yi)(yi)般由(you)激光(guang)(guang)(guang)器(qi)旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)機(ji)(ji)構(gou)、反射鏡、光(guang)(guang)(guang)電接(jie)收裝置(zhi)和(he)(he)數(shu)(shu)(shu)據(ju)采(cai)集與傳(chuan)輸裝置(zhi)等部分組成。工(gong)作時，激光(guang)(guang)(guang)經(jing)過旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)鏡面機(ji)(ji)構(gou)向(xiang)外發射，當掃描到由(you)后向(xiang)反射器(qi)構(gou)成的(de)(de)合作路標時，反射光(guang)(guang)(guang)經(jing)光(guang)(guang)(guang)電接(jie)收器(qi)件處理(li)作為(wei)檢測信(xin)號，啟動數(shu)(shu)(shu)據(ju)采(cai)集程序讀取旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)機(ji)(ji)構(gou)的(de)(de)碼盤數(shu)(shu)(shu)據(ju)（目(mu)(mu)標的(de)(de)測量角(jiao)度值），然后通過通訊傳(chuan)遞到上位(wei)機(ji)(ji)進(jin)行數(shu)(shu)(shu)據(ju)處理(li)，根據(ju)已知(zhi)路標的(de)(de)位(wei)置(zhi)和(he)(he)檢測到的(de)(de)信(xin)息，就可以計算出傳(chuan)感器(qi)當前在路標坐標系下的(de)(de)位(wei)置(zhi)和(he)(he)方向(xiang)，從而達到進(jin)一(yi)(yi)步導(dao)航(hang)定位(wei)的(de)(de)目(mu)(mu)的(de)(de)。

如圖是(shi)(shi)一個(ge)LDSR激(ji)光(guang)傳感(gan)器(qi)系統原理框圖。激(ji)光(guang)測(ce)距(ju)具有光(guang)束窄、平行性好、散射小(xiao)、測(ce)距(ju)方(fang)向分辨率高等優點，但同時它也受環境因素干(gan)擾比(bi)(bi)較大，因此采(cai)用(yong)激(ji)光(guang)測(ce)距(ju)時怎樣對采(cai) 集(ji)的信號進行去噪等也是(shi)(shi)一個(ge)比(bi)(bi)較大的難題，另外激(ji)光(guang)測(ce)距(ju)也存在(zai)(zai)(zai)盲區(qu)，所以光(guang)靠激(ji)光(guang)進行導航定(ding)位實現(xian)起來比(bi)(bi)較困難，在(zai)(zai)(zai)工(gong)業應用(yong)中，一般(ban)還是(shi)(shi)在(zai)(zai)(zai)特定(ding)范圍(wei)內的工(gong)業現(xian)場檢測(ce)，如檢測(ce)管道裂縫(feng)等場合應用(yong)較多。

紅(hong)外(wai)(wai)傳感(gan)技術經(jing)常被用(yong)在多關節(jie)機器人避障系統(tong)中，用(yong)來構成大面(mian)積機器人“敏感(gan)皮膚”，覆(fu)蓋在機器人手臂表面(mian)，可(ke)(ke)以(yi)檢測機器人手臂運行過(guo)程中遇到的(de)各種物體。典型的(de)紅(hong)外(wai)(wai)傳感(gan)器工作(zuo)原理如圖所示。該(gai)傳感(gan)器包括一個可(ke)(ke)以(yi)發射(she)紅(hong)外(wai)(wai)光(guang)(guang)的(de)固態發光(guang)(guang)二極管和一個用(yong)作(zuo)接(jie)收器的(de)固態光(guang)(guang)敏二極管。由紅(hong)外(wai)(wai)發光(guang)(guang)管發射(she)經(jing)過(guo)調制(zhi)的(de)信號，紅(hong)外(wai)(wai)光(guang)(guang)敏管接(jie)收目標(biao)物反(fan)射(she)的(de)紅(hong)外(wai)(wai)調制(zhi)信號，環境(jing)紅(hong)外(wai)(wai)光(guang)(guang)干(gan)擾的(de)消除由信號調制(zhi)和專用(yong)紅(hong)外(wai)(wai)濾光(guang)(guang)片保證。設輸出(chu)信號Vo 代表反(fan)射(she)光(guang)(guang)強度的(de)電(dian)壓輸出(chu)，則Vo是探頭至工件(jian)間(jian)距離的(de)函數：

Vo=f(x，p)

式中(zhong)，p—工件反射系數。p與(yu)目標(biao)物表面顏色(se)、粗糙度有關。x—探頭至工件間(jian)距離。

當工件為(wei)p 值(zhi)一(yi)致(zhi)的同類目標物時，x 和Vo 一(yi)一(yi)對應(ying)。x可通過(guo)對各種目標物的接(jie)近(jin)測(ce)量(liang)實(shi)驗數據進行插值(zhi)得到。這(zhe)樣(yang)通過(guo)紅外傳感器(qi)就可以(yi)測(ce)出機(ji)器(qi)人距離目標物體的位置(zhi)，進而(er)通過(guo)其他的信息處理方法(fa)也就可以(yi)對移動機(ji)器(qi)人進行導航(hang)定位。

超(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)導航定位的(de)(de)工(gong)作(zuo)原理也(ye)與(yu)激光和紅外(wai)類似(si)，通常(chang)是(shi)由(you)超(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)的(de)(de)發(fa)(fa)射(she)探頭發(fa)(fa)射(she)出超(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)，超(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)在介質(zhi)中遇到(dao)障(zhang)(zhang)礙(ai)物而返(fan)回到(dao)接(jie)收(shou)裝置。通過接(jie)收(shou)自身發(fa)(fa) 射(she)的(de)(de)超(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)反射(she)信號，根據(ju)超(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)發(fa)(fa)出及(ji)回波(bo)(bo)(bo)接(jie)收(shou)時間(jian)差及(ji)傳(chuan)播(bo)速度，計算出傳(chuan)播(bo)距(ju)離(li)S，就能得到(dao)障(zhang)(zhang)礙(ai)物到(dao)機器(qi)(qi)人的(de)(de)距(ju)離(li)，即(ji)有公式： S=Tv/2 式中，T—超(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)發(fa)(fa)射(she)和接(jie)收(shou)的(de)(de)時間(jian)差；v—超(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)在介質(zhi)中傳(chuan)播(bo)的(de)(de)波(bo)(bo)(bo)速。

由于超(chao)聲波(bo)傳(chuan)感(gan)(gan)器具(ju)有成本低廉、采(cai)集信息(xi)(xi)速率快、距離分辨率高等優點，長期以來被廣(guang)(guang)泛地應用(yong)(yong)到移動(dong)(dong)機器人(ren)的(de)導(dao)航定位中(zhong)。而且它采(cai)集環境信息(xi)(xi)時(shi)(shi)不(bu)需要(yao)復雜(za)的(de)圖像配備技術，因此(ci)測距速度(du)快、實(shi)時(shi)(shi)性好。同(tong)時(shi)(shi)，超(chao)聲波(bo)傳(chuan)感(gan)(gan)器也不(bu)易受到如天 氣條(tiao)件(jian)、環境光照(zhao)及(ji)障礙物陰影(ying)、表面粗(cu)糙度(du)等外界環境條(tiao)件(jian)的(de)影(ying)響。超(chao)聲波(bo)進行(xing)導(dao)航定位已經被廣(guang)(guang)泛應用(yong)(yong)到各種移動(dong)(dong)機器人(ren)的(de)感(gan)(gan)知系(xi)統(tong)中(zhong)。

（摘選自中國電子網）